2024年广西职业院校技能大赛高职组《工业互联网集成应用》赛项-样题5

2024年广西职业院校技能大赛

工业互联网集成应用赛项

样题5

（总时间：240分钟）

X

作

任

务

书

场次号：工位号：―

注意事项

一、本任务书共24页，包括竞赛工作任务说明书（含平台

硬件、软件组成说明与任务要求）、附件一：Python解释器配

置步骤。如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，

进行任务书的更换。

二、在比赛前务必对各机器组件和软件平台熟悉。

三、本次工作任务请在应用设备上完成，比赛前要熟悉设

备使用说明书和软件用户手册。操作过程中，须遵守安全操作

规程和职业素养要求的相关规定。

四、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气组件的相

关操作要求，接线前一定要看清引脚定义和电压要求。

五、不得擅自更改设备已有器件位置和线路。

六、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，

可提出更换，更换下的器件将由裁判组进行现场测试。若器件

经现场测试是功能齐全，且没有故障的情况下，每次扣参赛队1

分，此过程中造成的时间损失由选手承担。若因人为操作损坏

器件，酌情扣5-10分，严重的经裁判组商议，中止选手比赛。

七、请严格按任务书要求完成的相关竞赛，相关截图、数

据文件等保存到任务书要求的目录下。（以上文件详细要求请

参照竞赛任务描述。）

八、考试过程中不允许自带U盘或其他可储存设备，赛场

统一配备U盘。

九、参赛选手需及时保存相关程序及数据，竞赛过程中因

设备死机和意外情况需要重启而造成未保存数据丢失的，由选

手自行承担。大赛补时只补从关电到操作系统重启完成时间

（不包括应用软件）。参赛选手在程序复杂的情况下每完成部

分编程需要记得先保存配置。

十、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方

标注学校名称、选手姓名等信息，违反规定者取消比赛成绩。

十一、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放

的图纸、资料、草稿纸、U盘等材料一并上交，不得带离赛场。

竞赛工作任务说明书

一、平台硬件、软件组成说明

竞赛平台采用格创东智科技有限公司的工业互联网场景平

台(图1)。大赛所用专用工具达到本赛项技术标准。工具清单

见表1,工业互联网场景平台设备清单见表2。

图1工业互联网场景平台

表1《工业互联网曾马成应用》赛项设备及工具清单

序号名称规格数量备注

1工业数据采集实训平台定制1

2物料箱橙色收纳箱1

3万用表UNI-TUT139A1

4水口钳6寸水口钳-薄款1

5尼龙扎带4*300（3.6MM宽）1

带刃口6档电工剥线钳

6剥线钳1

(09-5.5mm2)

管型端子压线钳(0.25-

7压线钳1

10mm2)

8十字6X150mm1

9螺丝刀一字6X150mm1

10一字2.5x75mm1

n短接片三脚中心联络件FBS3-55

12短接片两脚中心联络件FBS2-55

13端子排PTTB2.530

14端子隔板PTTB2.5隔板6

序号名称规格数量备注

15端子固定件35mm导轨固定件2

RVO.5mm2,综色*15米/

16导线2

黑色*8米

表2工业互联网场景平台设备清单

序号类型名称数量

1智能物联网关GT67571

2物联网关智能电表1

3工业无线数据终端1

4PLC主机SIMATCS7-1215C1

5PLC10拓展模块SM12231

6皮带传送模块ZYTD38S-R/p>

7步进电机驱动器FDE5561

8电气控制部件步进电机57BYG250-561

9伺服马达驱动器SINAMICSV901

10伺服马达150WSIMOTICSS-1FL61

11HMI触摸屏TPC7062Ti1

12变频器及电机SINAMICSG120C1

13RS232通讯模块1

14通讯组件RS485通讯模块1

15工业交换机TL-SF10052

16光电传感器GTB61

17电容传感器1

18电感传感器WX20471

19颜色传感器KTM-M81

20接近开关1

传感器组件

21PtlOO温度传感器1

22温度传感器变送器1

23电流互感器1

24高频RFID读卡器1

25RFID高频芯片10

26扫码枪1

27中间继电器3

28熔断器1

专用线材

29漏保空开1

30按钮3

序号类型名称数量

31旋转开关1

32急停开关1

33三色灯1

34DC24V电源1

35DC5V电源1

36220V电源航空插头1

37接线端子（香蕉插座端子）若干

38端子台（电源）12

38网线(0.5m)5

40网线（1m）1

41网线（2m）1

42台架1

43相关配件1

44备件收纳箱1

45工具箱1

46耗材箱1

47螺丝刀（一字）3

48螺丝刀（十字）3

配件

49内六角螺丝刀1

50万用表1

51剥线钳1

52压线钳1

53调试工具1

54易损备件1

55耗材1

56pycharm1

57pythonv3.91

58JDKvl.81

59IDEAcommunity1

60MySQLv5.71

软件

61工业互联网Saas应用账号1

62工业物联平台1

63工业组态1

64零代码开发平台1

65集成平台1

二、任务要求

模块一工业互联网设备安装与调试（35分）

考核参赛选手工业互联网安装及调试的能力，合理使用提

供的相关硬件、软件工具，完成工业互联网设备的安装与调试,

实现工业设备间的网络互联。考核分为三个步骤：设备安装、

设备互联、设备调试。

工业场景：某工厂生产线需要互联产线中的相关设备及智

能电表，设有显示单元（人机界面HMD,通过中央控制单元

（可编程逻辑器件PLC）对执行输出单元进行控制、状态显示，

并可读入传感输入单元的状态到人机界面HMI,相关设备数据通

过工业互联网边缘网关（云盒）设备上云，从而可实现工业互

联网云、边、端的通信与控制。

任务1-1工业互联网设备安装

一般性概述：熟悉工业互联网常见互联设备：中央控制单

元（可编程逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面

HMD,工业互联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、

传感单元、工业网络单元（网络路由与交换）、供电单元、连

接转接单元等的安装与接线，按工业互联网场景要求，将给定

的工业互联网设备安装电工实训网孔板上，并正确完成接线。

任务要求1：根据设备布局图1-1-E安装接线图图1-1-2,

对工业网络设备的部分硬件进行安装与电气接线，利用剥线钳、

压线钳等工具进行线缆剥线，完成电气线缆冷压头及网线水晶

头压制，整理接线，放入线槽中，满足后续任务的开展。

|智能电表||PLC交换机|数采网关|

各执行单元控制器温控单元

传送带传感器

传送带

选手需自行制作合格的接线，若选手无法实现制作接线，

可以填写“协助申请单”，领取成套成品接线，但提出协助申

请后，将按标准扣分。如果设备连接接线处理不好，会影响后

续部分任务完成。

任务1-2.工业互联网设备互联

一般性概述：熟悉各类设备单元：中央控制单元（可编程

逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面田n）、工业互

联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、传感单元、工

业网络单元（网络路由与交换）的互联地址等参数设置，按工

业互联网场景要求，对各设备单元开展硬件网络连接，进行互

联配置，使用软件工具检测设备互联配置情况。

任务根据互联地址设备网络拓扑图1-2-1,将相关

工业网络设备进行硬件网络连接。

图i-2-iPLC部分接线图

任务1-2-2：根据互联地址等参数设置表「2-1,对各设备单元进行互联配置。

表1-2-1IP地址

序号设备名称IP地址

1可编程逻辑器件PLC192.168.0.1

2人机界面HMI192.168.0.3

3伺服控制器192.168.0.5

4变频控制器192.168.0.6

5智能电表192.168.0.7

6工业网络单元（网关）192.168.0.100

任务1-2-3：通过IP扫描工具，进行工业网络验证，扫描、

列显出所有设备IP。

现场提供的工业网络单元（网络路由与交换）的用户名及

密码为默认：用户名admin,密码为123456,IP地址设置为

192.168.0.100o

任务要求

将PLC的IP设置后的页面的进行截图，截图贴到成果物文

档中名为“子任务1-2-2-1"

将人机界面HMI的IP设置后的页面的进行截图，截图贴到

成果物文档中名为“子任务1-2-2-2”

将主机（计算机）IP设置后的页面的进行截图，截图贴到

成果物文档中名为“子任务1-2-2-3”

将IP扫描的界面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任

务1-2-3-1”

任务1-3.工业互联网设备调试

一般性概述：熟悉各类设备单元：中央控制单元（可编程

逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面田n）、工业互

联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、传感单元、工

业网络单元（网络路由与交换）等的实现功能，按工业互联网

场景要求，装载功能程序，并进行联合调试。

任务1-3-1：根据赛项资料包提供的可编程逻辑器（PLC）

程序，使用计算机中的软件TIAportal,把它装载到可编程逻辑

器，并切换到RUN的状态。

任务1-3-2：根据赛项资料包提供的HMI程序，使用计算机

中的软件TIAportal组态软件进行程序下载，并将HMI切换到

运行状态。

任务1-3-3：根据功能要求进行联调。验证设备参数设置、

硬件连接、网络搭建是否正确，功能是否正常，测试编程逻辑

器（PLC）程序、提供的HMI程序、执行输出单元、传感输入单

元的网络互联功能，在人机界面（HMD的触摸屏上能进行“执

行动作”的操作，正确反应传感单元的状态。（裁判对功能情

况进行评分：通过提供的人机交互界面能够控制执行器件，包

括三色灯等设备，能够正确在人机界面组态上显示传感器的数

据，能够通过人机交互界面显示各执行装置的正确状态）。

（1）进入HMI手动操作界面，启动执行单元设备1（例如:

三相电机）；

（2）进入HMI手动操作界面，启动执行单元设备2（例如:

步进电机）。

任务1-3-4：通过HMI人机交互界面组态实现对指示灯的

控制。在HMI画面上增加一个按钮，结合PLC程序，实现按下

按“HL3开”按钮使指示灯HL3亮起，再次按下“HL3关”按钮

指示灯HL3熄灭。

图1-3-4HMI界面样图

任务1-3-5：ModbusRTU功能调试。

（1）用485串口助手，Modbus上位机和PLC建立

ModbusRTU通讯；

(2)通过上位机软件,启动执行单元设备1（例如：三相

电机）；

（3）通过上位机软件,启动执行单元设备2（例如：步进

电机）；

（4）通过上位机软件,设置执行单元设备1的参数（例如:

变频器给定速度等）。

任务要求：

将可编程逻辑器（PLC）程序装载成功界面截图，截图贴到

成果物文档中名为“子任务1-3-1-1”

将可编程逻辑器（PLC）程序运行状态截图，截图贴到成果

物文档中名为“子任务

将人机界面（HMD程序装载成功界面截图，截图贴到成果

物文档中名为“子任务

将人机界面（HMD程序运行状态截图，截图贴到成果物文

档中名为“子任务1-3-1-2"

模块二工业互联网平台开发应用（60分）

任务2-1边缘计算及数据可视化应用

任务2-LT数采网关配置

1.打开网关配置工具，新建一个工程，命名为S7_1200数

据采集，连接上网关，网关当前处于出厂状态，需要进行配置,

使用工位上的配置专用网线连接闲置网口1进行通讯配置。

网关配置所需的网关产品出厂信息：

1）网关采集的S7_l200PLeIP：192.168.0.1,端口号：

502,本次所有采集数据需从该PLC中获取；

2）网口2用于连接PLC进行数据采集，网口1用于连接

平台上抛数据；

3）网关网口1默认IP：192.168.1.230

4）网关进入管理设备及调试设备界面时需要输入账号和

密码，帐号：super密码：super

使用工位上的网线将配置好的网关以及工位上的两台电脑

接入系统网络。

修改两台PC的IP设置为：

PC1：

1）将PC1的IP设定成192.168.（工位号+101）.101,

2）子网掩码:255.255.255.0

3）网关:192.168.（工位号+101）.1

4）DNS：192.168.1.1

PC2

1）将PC2的IP设定成192.168.（工位号+101）.102,

2）子网掩码:255.255.255.0

3）网关:192.168.（工位号+101）.1

4）DNS：192.168.1.1

用ipconfig指令显示出电脑的IP后，在任意一台PC使用

ping指令测试电脑与服务器（IP地址为192.168.101.103）、

网关的连接。

2.新建数据采集应用，名称为ModbusTCP,新建通道，配置

相关参数，使网关能和S7_1200PLC使用ModbusTCP方式进行数

据通讯（S7_1200PLCIP：192.168.0.1,端口号:502）；

3.新建采集单元，采集单元名称为S7J200,配置采集地址

表中的所有遥测和遥信采集点以及反控点位地址（注意采集点

的Modbus地址在网关中的配置差异，Modbus地址首位只用来判

断选择寄存器类型，后四位是采集地址，在网关中配置时需要

减1);

表数据米集点位表

序

上传参数标识（遥测/遥信名数据类PLCModbus数据归属

号参数

称）型地址地址分类

1实际电压UReal40001

2实际电流IReal40003

3有功功率PReal40005

单相电能

4无功功率QReal40007

表（电表）

5视在功率SReal40009

6功率因数PFReal40011

7已用电能EpReal40013

变频器当前Current_speed_of_frequency

Real

8速度_converter40015

伺服当前速

Current_speed_of_servoReal电机

9度40017

步进电机当Current_speed_of_stepper_mN/A

Real

10前速度otor40019

直流电机当

Current_speed_of_DC_motorDint

11前速度40021

编码器脉冲

Encoder_pulse_countDint传送带

12数40023

编码器当前

Encoder_current_distanceReal

13距离40025

14当前温度Current_temperatureReal40027

15采集电压值Collect_voltage_valuesReal40029

实际输出电Actual_output_voltage_valu

RealPLC

16压值e40031

17数显表Digital_display_meteReal40033

18温度单元AQAQDint40035

19电位器旋钮Fan_potentiometer_knobDint40037电机

西克编码器

Encoder_phase_ABool

20A相10.010001

西克编码器

Encoder_phase_BBool

21B相10.110002

传送带

22光电传感器Photoelectric_sensorBool10.210003

23颜色传感器Color_sensorBool10.310004

24电容传感器Capacitive_sensorBool10.410005

25电感传感器Inductive_sensorBool10.510006

26so-急停按钮SO_Emergency_stop_buttonBool10.710008

27SB1SB1Bool11.010009

28SB2SB2BoolII.110010PLC

29SB3SB3Bool11.210011

30SB4SB4BoolII.310012

31SA1SA1Bool11.410013

32SA2SA2BoolII.510014

直流驱动器-

Bool

33PWM+PWMQ0.000001

传送带

直流驱动器-

Bool

34DIR+DIRQ0.100002

步进驱动器-

Bool

35PUL+PULQ0.200003

电机

步进驱动器-

Bool

36DIR+DIRQ0.300004

37HL1HL1BoolQ0.400005

38HL2HL2BoolQ0.500006

39HL3HL3BoolQ0.600007

40HL4HL4BoolQ0.700008

PLC

41HL5HL5BoolQ1.000009

42HL6HL6BoolQI.100010

43温度-风扇FAN_RUNBoolQ2.000017

44温度-PWMT_PWMBoolQ2.100018

45VF-DI0VF_DI0BoolQ2.200019

46VF-DI1VF_DI1BoolQ2.300020

电机

47VF-DI2VF_DI2BoolQ2.400021

48VF-DI3VF_DI3BoolQ2.500022

BoolPLC,这两

49HL1（反控）Control_lQ3.000025个点位

需要配置

Bool反控

50HL2（反控）Control_2Q3.100026

4.新建4个采集数据转发应用，名称分别为电表/传送带/

电机/PLC,配置相关的转发参数，转发参数中的对应通道（在

新建通道的规约类型列表中）选择赛项平台MQTT,数据上抛选择

周期发送，发送周期设定为5S,禁用变化上传，并且按表2-1-

1-1数据采集点位表中数据分类归属所对应的采集转发应用，

选择上抛对应数据，PLC的转发应用里面除了配置数据上抛外，

还需要对相应的反控点，进行反控相关的设置；

注：

1）数据转发配置所需的平台信息：

ip：112.92.40.22

port：2883

账号：ZYJNDS

密码：ZYJNDS

租户标识（组织id）：gx_jnds

（实际租户标识以各个学校所分配的练习账号信息为准，以

下标记为tenantId）

数据上报topic：

格式：v2/｛租户标识｝/｛模型标识｝/｛设备标识｝/telemetry

电表：v2/tenantId/meter/meter_01/telemetry

传送带：v2/tenantId/belt/belt_01/telemetry

电机：v2/tenantId/motor/motor_01/telemetry

PLC：v2/tenantId/plc/plc/telemetry

设备反控topic：

格式：v2/（租户标识｝/｛模型标识｝/｛设备标

识｝/instruct/req

反控：v2/tenantId/plc/plc/instruct/req

5.监控网关采集数据结果（网关在下载配置文件重启后需

要等待一定的时间才能和其它设备重新建立上通讯连接，一般

在30s以内，没重新通讯上的期间，数据也是会显示无效/未初

始化，如果超过30s仍未显示有效，则需要确认采集应用的通

讯参数配置是否准确），需要核对数据准确性；

6.监控网关上抛平台的数据；

7.通过平台对网关的反控点位下发反控命令，在网关采集

实时数据画面以及上抛平台的报文监视画面中将反控成功的结

果（反控点的网关采集实时数据监控值变成1及接收到平台下

发的反控指令记录，接收到的反控指令在上抛平台的监视画面

（需要选反控对应的转发应用名）中显示绿色）；

8.调试工具验证

使用MQTT连接工具MQTTBox进行验证，测试能否连接平台

服务端的MQTT集群。

将竞赛资源包中的【MQTTBox.zip】进行解压，在解压后目

录中选择MQTTBox.exe启动MQTT客户端；

点击按钮左上角的【CreateMQTTClient]按钮，并填写

[MQTTClientName][Protocol1[Host][Username]

[Password],相关信息参考“数据转发配置”。若左上角的

连接状态为【绿色Connected]，则说明调试成功；

任务2-L-2在工业物联平台创建数字化设备

为了将设备的信息和数据在工业互联网平台进行展示，需

要在平台中创建数字化的模型和设备，以映射真实环境的物理

设备。所需创建的模型清单、及对应的参数清单参见表2-1-2-

1,设备清单参见表2-1-2-2。

1.根据表在“工业物联平台”的“物模型-设备

模型”中新增4个设备模型；

2.根据表在“工业物联平台”的设备模型中添

加对应的参数，添加按钮位于“设备模型详情-参数-添加参

数”，可参考U盘中的《数据采集点位表》。

表2-1-2-1模型清单及对应的参数清单

W,Jj-l、匕

模型名模型标数据类

参数名称参数标识

称识型

实际电压U数值

实际电流I数值

有功功率P数值

单相电

meter无功功率数值

能表Q

视在功率S数值

功率因数PF数值

已用电能Ep数值

Current_speed_of_DC_moto

直流电机当前速度数值

r

编码器脉冲数Encoder_pulse_count数值

编码器当前距离Encoder_current_distance数值

西克编码器A相Encoder_phase_A布尔型

西克编码器B相Encoder_phase_B布尔型

光电传感器Photoelectric_sensor布尔型

传送带belt

颜色传感器Color_sensor布尔型

电容传感器Capacitive_sensor布尔型

电感传感器Inductive_sensor布尔型

传送带直流电机一直流驱

PWM布尔型

动器-PWM+

传送带直流电机一直流驱

DIR布尔型

动器-DIR+

变频器电机.变频器当前Current_speed_of_frequen

数值

速度cy_converter

电机motor

伺服电机.伺服当前速度Current_speed_of_servo数值

模型名模型标数据类

参数名称参数标识

称识型

步进电机一步进电机当前Current_speed_of_stepper

数值

速度_motor

步进电机一步进驱动器-

PUL布尔型

PUL+

步进电机一步进驱动器-

DIR布尔型

DIR+

变频器电机_VF-DIOVF_DI0布尔型

变频器电机_VF-DI1VF_DI1布尔型

变频器电机JF-DI2VF_DI2布尔型

变频器电机_VF-DI3VF_DI3布尔型

电机温度（电位器旋钮）Fan_potentiometer_knob数值

当前温度Current_temperature数值

采集电压值Collect_voltage_values数值

Actual_output_vo1tage_va

实际输出电压值数值

lue

数显表Digital_display_mete数值

so-急停按钮SO_Emergency_stop_button布尔型

PLCplc

SB1SB1布尔型

SB2SB2布尔型

SB3SB3布尔型

SB4SB4布尔型

SA1SAI布尔型

模型名模型标数据类

参数名称参数标识

称识型

SA2SA2布尔型

温度单元AQAQ数值

HL1HL1布尔型

HL2HL2布尔型

HL3HL3布尔型

HL4HL4布尔型

HL5HL5布尔型

HL6HL6布尔型

温度-风扇FAN_RUN布尔型

温度-PWMT_PWM布尔型

HL1（反控）Control_l布尔型

HL2（反控）Control_2布尔型

3.根据表2-1-2-1,在“工业物联平台”的“设备管理-设

备视图”中点击按钮“新增设备”新增4个设备；

表2-1-2-2设备清单

设备名称设备标识所属模型

单相电能表_01meter_01单相电能表

传送带_01belt_01传送带

电机_01motor_01电机

plcplcplc

4.进入设备详情页面，将“概览-连接配置”中的“数据上

报Topic”配置到数采网关；

5.若将Topic配置完成，则数采网关采集到的数据应该上

报到云平台，分别进入四个设备详情页面，选择参数页签，将

设备中的参数列表进行截图，要求截中包含参数的总数量。四

张截图依次保存为子任务2-1-2-1、子任务2-1-2-2、子任务

2T-2-3、子任务2T-2-4；

任务2-1-3平台触发参数阈值告警一一极客工场

1.根据真实设备情况配置告警表。

任务要求

a.根据告警表表设计，在极客工场-我的应用-添加应用，

添加空白表，名称为告警表

b.将配置完的告警表进行截图，并保存为图片2-1-6